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【数学知识】

2024-06-02 17:31| 来源: 网络整理| 查看: 265

1. 范数的含义与定义

范数(norm)是数学中的一种基本概念,是具有“长度”概念的函数。   在泛函分析中,它定义在赋范线性空间中,并满足一定的条件,即①非负性;②齐次性;③三角不等式。它常常被用来度量某个向量空间(或矩阵)中的每个向量的长度或大小。   在线性代数、泛函分析及相关的数学领域,范数是一个函数,是矢量空间内的所有矢量赋予非零的正长度或大小。半范数可以为非零的矢量赋予零长度。 在这里插入图片描述

2. 常见范数 2.1 向量范数

通俗的理解,向量范数就是在这个向量空间中向量的大小 一般向量范数常使用L-P范数 其通用公式为: 在这里插入图片描述 注意,上述公式中Xi外应该有绝对值符号。 聪明的你应该已经发现了:   L0范数表示向量中非零元素个数   L 1范数表示向量元素绝对值之和,L1范数有很多的名字,例如我们熟悉的曼哈顿距离、最小绝对误差等。使用L1范数可以度量两个向量间的差异,如绝对误差和(Sum of Absolute Difference)   由于L1范数的天然性质,对L1优化的解是一个稀疏解,因此L1范数也被叫做稀疏规则算子。通过L1可以实现特征的稀疏,去掉一些没有信息的特征,例如在对用户的电影爱好做分类的时候,用户有100个特征,可能只有十几个特征是对分类有用的,大部分特征如身高体重等可能都是无用的,利用L1范数就可以过滤掉。   L 2范数让人想到欧几里得距离,L2范数通常会被用来做优化目标函数的正则化项,防止模型为了迎合训练集而过于复杂造成过拟合的情况,从而提高模型的泛化能力。   L ∞通常用来度量元素的最大值。

2.2 矩阵范数

矩阵可以看作向量空间上的一次向量的线性变换,矩阵范数就是用来衡量变化幅度大小的。

2.2.1 诱导范数

由向量范数的L-P范数诱导而来,故曰诱导范数 在这里插入图片描述 列和范数,即所有矩阵列向量绝对值之和的最大值 在这里插入图片描述 谱范数,即ATA矩阵的最大特征值的开平方。(快去复习矩阵特征值怎么求) 在这里插入图片描述 行和范数,即所有矩阵行向量绝对值之和的最大值。

2.2.2 非诱导范数

在这里插入图片描述 Frobenius范数,即矩阵元素绝对值的平方和再开平方(上图公式漏了绝对值的平方,百度害人) 在这里插入图片描述 核范数,是指矩阵奇异值的和(快去复习什么叫矩阵奇异值) 作用:约束低秩 https://www.zhihu.com/question/26471536



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